پهنای پالس یک ژنراتور EFT سه فاز چقدر است؟

سلام به همه، این جیک از تیم AB's EMC Testing Equipment است، و امروز می‌خواهم سؤالی را که از من پرسیده می‌شود، توضیح دهم.تمام وقتتوسط مهندسان، فن‌آوران آزمایشگاه آزمایش و طراحان محصول: "عرض پالس یک ژنراتور EFT 3 فاز چقدر است؟" اگر تا به حال بر روی آزمایش EMC (سازگاری الکترومغناطیسی) برای تجهیزات صنعتی، لوازم الکترونیکی مصرفی، یا سیستم‌های قدرت کار کرده‌اید، می‌دانید که انفجارهای گذرا سریع شوخی نیست - آنها را خراب کنید و ممکن است محصول شما حتی قبل از اینکه وارد بازار شود، مطابقت نداشته باشد.

اول، اجازه دهید این را پایه گذاری کنیم: EFT مخفف Electrical Fast Transient است، درست است؟ این پالس‌های بسیار کوتاه و ولتاژ بالا هستند که نویز ناشی از سوئیچینگ رله‌ها، موتورها یا حتی نوسانات ناشی از رعد و برق در شبکه‌های برق را تقلید می‌کنند. برای راه اندازی های تک فاز، عرض پالس بسیار ساده است (ما داریمژنراتور تک فاز 5 کیلوولت EFT/Burst Generatorوژنراتور تکفاز 6 کیلوولت EFT/Burst Generatorکه به خوبی از عهده آن ها برمی آیند)، اما وقتی به سیستم های 3 فازی حرکت می کنید - به ماشین آلات بزرگ، واحدهای HVAC یا توزیع برق مرکز داده فکر کنید - همه چیز لایه لایه تر می شود. بیایید شیرجه بزنیم

بیایید ابتدا مبانی عرض پالس صحبت کنیم

قبل از اینکه به 3 فاز بپردازیم، اجازه دهید منظور از عرض پالس را در اینجا تعریف کنیم. برای ژنراتورهای EFT، عرض پالس (معمولا با برچسب τ یا t_p) مدت زمان است.نبض لبه جلوی فردیکه یک انفجار را تشکیل می دهد. لبه جلویی همان چیزی است که بیشترین نویز را ایجاد می کند زیرا سریع ترین قسمت پالس است—بیشتر مشخصات استاندارد EFT روی زمان 10٪ تا 90٪ ولتاژ اوج برای اندازه گیری سرعت گذرا واقعی تمرکز می کنند.

برای EFT تک فاز، استاندارد IEC 61000-4-4 (استاندارد اصلی آزمون جهانی EMC) میخ هایی را نشان می دهد که عرض پالس را 50 نانوثانیه (ns) برای لبه جلویی، با مدت زمان کل پالس (از ابتدا تا انتها) حدود 100 ns میخ می کند. اما 3 فاز؟ استاندارد در اینجا فقط عدد تک فاز را تکرار نمی‌کند—یک تفاوت کلیدی وجود دارد: در سیستم‌های 3 فاز، هر یک از سه خط زنده دارای پالس‌هایی هستند که تغییر فاز دارند، بنابراین زمان‌بندی انفجار در فازها به‌همراه است. که نحوه اندازه گیری و تعیین عرض پالس برای ژنراتورهای EFT 3 فاز را تغییر می دهد.

چرا عرض پالس 3 فاز فقط "همانند تک فاز" نیست

بیایید واقعی باشیم - دنده 3 فاز صنعتی در یک خط کار نمی کند. یک موتور 100 اسب بخار یا یک منبع تغذیه 3 فاز از هر سه خط زنده (به علاوه خنثی، گاهی اوقات زمین) به طور همزمان استفاده می کند، بنابراین صدای گذرا می تواند به هر یا همه خطوط در فازهای مختلف برخورد کند. وقتی یک ژنراتور EFT 3 فاز می‌سازیم، باید آن پالس‌ها را همگام‌سازی کنیم تا نویز شبکه دنیای واقعی را تقلید کنیم، به این معنی که پالس هر خط دارای همان لبه اصلی 50 ns است - اما صبر کنید، این تمام ماجرا نیست.

در اینجا بخشی است که اکثر مهندسان آزمایشی جدید از دست می دهند:عرض پالس انفجاری(مدت کل یک رویداد انفجاری، نه نبض فردی) نیز متفاوت است. برای تک فاز، انفجار معمولاً مجموعه‌ای از پالس‌های 50 ns است که هر 5 ns تکرار می‌شود، با مدت زمان انفجار 15 میلی‌ثانیه برای آزمایش‌های استاندارد. برای 3 فاز، چون پالس ها را در سه خط به طور همزمان تزریق می کنیم (یا به صورت متوالی، در راه اندازی IEC 61000-4-4)، پنجره انفجار کل در هر سه فاز همچنان کنترل می شود، اما عرض پالس جداگانه هر خط ثابت می ماند. این ثبات دلیل ماستژنراتور سه فاز 5 کیلوولت EFT/Burst Generatorوژنراتور سه فاز 6 کیلوولت EFT/Burst Generatorبه گونه ای کالیبره شده اند تا دقیقاً 50 ns لبه اصلی را در هر یک از سه کانال خروجی، بدون دریفت، برخورد کنند.

صبر کنید، بیایید یک مخلوط رایج را روشن کنیم: مردم گاهی اوقات عرض پالس را با زمان افزایش اشتباه می گیرند. زمان افزایش، زمانی است که از 10% به 90% ولتاژ پیک می‌رود — برای EFT، که به‌طور دقیق در 1 ± 5 ns در هر IEC 61000-4-4 تنظیم می‌شود. عرض پالس (مدت کل پالس، معمولاً از ابتدا تا زمانی که به 10 درصد اوج کاهش می‌یابد) 50 ns است، که همان جایی است که سردرگمی ایجاد می‌شود. اما وقتی واحدهای 3 فاز خود را مشخص می‌کنیم، همیشه زمان افزایش و عرض پالس را صدا می‌زنیم تا مطمئن شویم آزمایشگاه‌های آزمایش نتایج دقیق و سازگار را دریافت می‌کنند. در اینجا هیچ مشکلی وجود ندارد - ما هر واحد را قبل از ارسال آزمایش می‌کنیم، بنابراین لازم نیست وقت خود را برای عیب‌یابی زمان‌بندی بد پالس تلف کنید.

مفاهیم آزمون عملی پهنای پالس صحیح

اگر ژنراتور EFT 3 فاز شما دارای عرض پالس اشتباه باشد، نتایج آزمایش شما زباله خواهد بود. به عنوان مثال، اگر عرض پالس خیلی گسترده باشد (مثلاً 100 ns به جای 50 ns)، شما یک گذرای کندتر را تقلید می کنید که در واقع در سیستم های 3 فاز واقعی وجود ندارد. این بدان معناست که محصول شما آزمون را پشت سر می گذارد، اما زمانی که به نویز واقعی شبکه برخورد می کند، در میدان شکست می خورد، خبر بدی برای برند شما. از طرف دیگر، یک پالسی که خیلی باریک است ممکن است به درستی جفت نشود و منجر به شکست کاذب شود.

ما همیشه این را با مشتریانی که کنترل‌های صنعتی را آزمایش می‌کنند، می‌بینیم. آنها به ما مراجعه می کنند و می گویند که ژنراتور EFT سه فاز قدیمی آنها در تست IEC 61000-4-4 شکست خورده است، و وقتی بررسی می کنیم، عرض پالس 20 ns خاموش است. واحدهای ما به گونه‌ای کالیبره شده‌اند که عرض پالس 50 ns را در هر سه خط حفظ کنند، حتی زمانی که آزمایش‌های ولتاژ بالا تا 6 کیلو ولت را اجرا می‌کنیم. و اگر در حال آزمایش تجهیزاتی هستید که به 3 فاز کامل نیاز ندارد، واحدهای تک فاز ما (ژنراتور تک فاز 5 کیلوولت EFT/Burst Generatorیاژنراتور تک فاز 6 کیلوولت EFT/Burst Generator) دارای مشخصات یکسان عرض پالس برای تنظیمات کوچکتر است.

نکته دیگر: هنگام اتصال پالس ها به خطوط 3 فاز، به دنده مناسب نیاز دارید تا مطمئن شوید که پالس هنگام حرکت از ژنراتور به DUT (دستگاه در حال آزمایش) تحریف نمی شود. آنجاست که ماگیره کوپلینگ خازنیطراحی شده است تا بدون تغییر در عرض پالس، پالس های EFT سریع را به طور ایمن به هر خط فاز متصل کند - بدون از دست دادن سیگنال، بدون اعوجاج، که داده های تست شما را دقیق نگه می دارد. ما این گیره‌ها را در کنار ژنراتورهای EFT سه فاز خود برای ماه‌ها آزمایش کردیم تا تأیید کنیم که عرض پالس پس از کوپلینگ در محدوده مشخصات باقی می‌ماند، بنابراین نیازی به تنظیم تنظیمات بین ژنراتور و DUT نیست.

باورهای غلط رایجی که می شنوم (و چگونه آنها را برطرف می کنیم)

بیایید چند افسانه را کنار بگذاریم. اول: "عرض پالس 3 فاز دو تک فاز است." نه، این درست نیست - هر پالس منفرد در یک خط فاز برابر با 50 ns تک فاز است. انفجار ممکن است طولانی تر باشد زیرا در سه خط قرار دارد، اما عرض پالس فردی یکسان است. دوم: "همه ژنراتورهای EFT 3 فاز دارای عرض پالس یکسان هستند." نه واحدهای ارزان‌تر از برندهای بدون نام کالیبراسیون را نادیده می‌گیرند، بنابراین عرض پالس آن‌ها می‌تواند 20 تا 30 نانوثانیه کاهش یابد، که برای نامعتبر شدن نتایج آزمایش شما کافی است. هر واحد EFT 3 فاز AB یک گواهی کالیبراسیون کارخانه دریافت می کند که عرض پالس دقیق، زمان افزایش و مشخصات انفجاری را فهرست می کند - بدون حدس و گمان.

سوم: "عرض پالس فقط برای تست های ولتاژ بالا مهم است." حتی در ولتاژهای پایین تر (مانند 2 کیلو ولت برای تست سطح قطعه)، عرض پالس بر نحوه تعامل گذرا با نیمه هادی ها تأثیر می گذارد. یک پالس 50 ns نقطه شیرینی برای تقلید گذرای سوئیچینگ سریع از رله های حالت جامد است که در سیستم های قدرت 3 فاز بسیار رایج هستند. خیلی عریض است، و شما در حال آزمایش افزایش آهسته ای هستید که میکروکنترلرها را تحت تأثیر قرار نمی دهد. خیلی باریک است و ممکن است نبض انرژی کافی برای ایجاد نارسایی نداشته باشد.

بنابراین در واقع باید به دنبال چه چیزی باشید؟

اگر به دنبال یک ژنراتور EFT 3 فاز هستید، فقط در مورد ولتاژ سوال نکنید - در مورد عرض پالس و زمان افزایش آن بپرسید و مطمئن شوید که آنها مطابق با مشخصات IEC 61000-4-4 کالیبره شده اند. عرض پالس برای تک تک پالس‌های فاز باید 50 ns باشد (10±% طبق استانداردها قابل قبول است، اما هدف ما 5±% ایمن بودن است) و زمان افزایش باید 5 ns ±1 ns باشد.

همچنین، اگر در حال آزمایش بردهای سیگنال مختلط یا تجهیزات کوچک‌تری هستید که از یک فاز استفاده می‌کنند، واحدهای تک فاز ما همچنان مورد استفاده قرار می‌گیرند—آن‌ها همان مشخصات عرض پالس تنگ را دارند، فقط برای یک کانال. ما مهندسان زیادی را دریافت می‌کنیم که با یک واحد تک فاز برای آزمایش رومیزی شروع می‌کنند، سپس زمانی که به آزمایش سیستم کامل می‌روند به یک واحد 3 فاز ارتقا می‌دهند، که منطقی است زیرا شما می‌خواهید مشخصات پالس ثابتی را در تمام آزمایش‌های خود داشته باشید.

فکر نهایی (و آنچه ما می توانیم برای شما انجام دهیم)

در پایان، عرض پالس یک ژنراتور EFT 3 فاز فقط یک عدد در برگه مشخصات نیست، بلکه تفاوت بین یک تست معتبر EMC و اتلاف هفته‌ها برای بازسازی محصول است. ما ژنراتورهای 3 فاز EFT خود را طوری طراحی می کنیم که دقیقاً مطابق با آنچه IEC 61000-4-4 نیاز دارد، با عرض پالس کالیبره شده، دنده اتصال قابل اعتماد، و پشتیبانی از همه چیز، از آزمایش قطعات 2 کیلوولت تا آزمایشات سیستم کامل 6 کیلو ولت، مطابقت داشته باشد.

اگر به دنبال ارتقای تنظیمات آزمایشی خود هستید، برای عیب‌یابی مشکلات عرض پالس به کمک نیاز دارید، یا می‌خواهید یک پیشنهاد قیمت برای یک ژنراتور (خواه اینژنراتور سه فاز 5 کیلوولت EFT/Burst Generator،ژنراتور سه فاز 6 کیلوولت EFT/Burst Generator، یا مدل های تک فاز)، با تیم ما تماس بگیرید. ما تماس‌های فروش سخت‌گیرانه انجام نمی‌دهیم - فقط به شما کمک می‌کنیم تجهیزات مناسب برای نیازهای آزمایشی خود را تهیه کنید. و فراموش نکنید که دنده کوپلینگ مناسب را نیز مانند ما بگیریدگیره کوپلینگ خازنیتا پهنای پالس خود را در DUT دقیق نگه دارید.

مراجع

1. کمیسیون بین المللی الکتروتکنیکی IEC 61000-4-4:2012، سازگاری الکترومغناطیسی (EMC) - قسمت 4-4: تکنیک های تست و اندازه گیری - تست ایمنی سریع گذرا/ انفجاری الکتریکی. ژنو، سوئیس: IEC، 2012.
2. موسسه ملی استاندارد و فناوری (NIST). مشخصات پالس گذرا سریع برای آزمایش EMC، انتشارات ویژه NIST 800-123، 2020.
3. IEEE Std 1159-2019، تمرین توصیه شده برای نظارت بر کیفیت توان الکتریکی. نیویورک، نیویورک: موسسه مهندسین برق و الکترونیک، 2019.